확률론적 구조신뢰성해석을 이용한 터빈발전기 기초의 지진 안전성 평가
Seismic Safety Assessment of the Turbine-Generator Foundation using Probabilistic Structural Reliability Analysis
2
조회
0
다운로드
2
인용
0
참고문헌
키워드
초록
교량, 항만 및 각종 구조물과 산업설비에 대한 설계는 주로 결정론적 해석방법(Deterministic Analysis)에 의해 수행되고 있다. 그러나 구조물에 내재된 확률변수의 불확실성에 대한 영향을 보다 명확하게 평가할 뿐만 아니라 경제적인 설계를 위해서는 보다 개선된 평가방안이 요구된다. 이 연구에서는 터빈발전기 기초를 대상으로 합리적인 설계를 위해 확률유한요소법을 이용한 구조신뢰성해석을 수행하였다. 이를 위해 확률유한요소법을 신뢰성이론에 적합하도록 정식화하였으며, 대상 구조물의 부재강성 및 지진하중 등을 확률변수로 고려하여 동적응답해석 및 구조신뢰성해석을 효율적으로 수행할 수 있는 개선된 해석프로그램을 작성하였다. 작성된 해석프로그램을 이용하여 주요부재의 변위 및 부재력 응답에 대한 분산특성을 검토하였다. 아울러, 구조신뢰성해석에 따른 신뢰성지수 및 파괴확률을 제시함으로써, 대상 구조물의 구조 안전성을 정량적으로 평가하였다. 이 연구결과는 향후, 터빈발전기 기초의 개선된 설계방안을 설정함에 있어 기초자료를 제공할 것으로 기대된다.
Abstract
Most of the civil structure - bridges, offshore structures, plant, etc. - have been designed by the classical approaches which deal with all the design parameters as deterministic variables. However, some more advanced techniques are required to evaluate the inherent randomness and uncertainty of each design variable. In this research, a seismic safety assessment algorithm based on the structural reliability analysis has been formulated and computerized for more reasonable seismic design of turbine-generator foundations. The formulation takes the design parameters of the system and loading properties as random variables. Using the proposed method, various kinds of parametric studies have been performed and probabilistic characteristics of the resulted structural responses have been evaluated. Afterwards, the probabilistic safety of the system has been quantitatively evaluated and finally presented as the reliability indexes and failure probabilities. The proposed procedure is expected to be used as a fundamental tool to improve the existing design techniques of turbine -generator foundations.
참고문헌 (19)
- Foundation Design and Construction Recommendations(Steam Turbine), "GE Power System", Report No.GEK19331, ~, pp.Report No. GEK19331 (1981)
- Small, R. J., "Design of Large Steam Turbine-Generator Foundations" (1987), ASCE
- Mechanical Vibration-Balance Quality Requirements, "International Organization for Standardization", Report No.ISO 1940-1, ~, pp.Report No. ISO 1940-1 (2003)
- Hadjian, A. H., "Design Criteria for Turbine-Generator Foundations", Journal of the Power Division, 96, pp.1~22 (1970)
- Liu, W., "Dynamics Behavior of Turbine- Generator Foundation Systems", Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 24, pp.339~360 (1995)
- Ang, A. H-S., "Probability Concepts in Engineering" (2007), John Wiley&Sons
- Ranganathan, R., "Reliability Analysis and Design of Structures" (1990), McGraw-Hill
- 한성호, "확률유한요소법을 이용한 알고리즘 개발 및 사장교의 동적응답해석", 대한토목학회 논문집A, 24(65), pp.1245~1254 (2004), 대한토목학회
- 최규섭, "LHS기법을 이용한 불연속암반구조 물의 확 률유한요소해석기법개발", 한국전산구조공학회 논문집, 10(4), pp.143~154 (1997)
- Shinozuka, M., "Monte Carlo Solution of Structural Dynamics", Computer & Structures, 2, pp.855~874 (1972)
- Handa, K., "Application of Finite Element Method in .the Statistical Analysis of Structures" (1975), Div. of Structural Design
- Kleiber, M., "The Stochastic Finite Element Method" (1991), John Wiley&Sons
- 양영순, "평면프레임 구조물의 확률유한요소해석", 한국 전산구조공학회논문집, 2(4), pp.89~98 (1989)
- Cornell, C. A., "A Probability-Based Structural Code", Journal of the American Concrete Institute, 66(12), pp.974~985 (1969)
- Hasofer, A. M., "Exact and Invariant Second Moment Code Format, Journal of the Engineering Mechanics Division", ASCE, 100(EM1), pp.111~121 (1974)
- Rackwitz, R., "Structural Reliability. Under Combined Random Load Sequences", Computers & Structures, 9(5), pp.489~494 (1978)
- 한성호, "지진하중을 받는 사장교의 확률유한요소해석 및 신뢰성해석", 한국전산구조공학회논문집, 18(1), pp.29~42 (2005), 한국전산구조공학회
- US NRC Regulatory Guide 1.60, "Design Response Spectra for Seismic Design of Nuclear Power Plants" (1973)
- Massachusetts Institute of Technology, "SIMQKE" (1976), A Program for Artificial Motion Generation